(57)【要約】【課題】低消費電力、低コストで、光学素子を含む可動部を高感度かつ安定な姿勢で駆動できる光学素子駆動装置を提供する。【解決手段】少なくとも光学素子１を含む可動部２と、可動部を固定部６に対して変位可能に支持する弾性支持手段７と、可動部２を固定部６に対して変位させる少なくともコイル３，４，５およびマグネット８を有する駆動手段とを備える光学素子駆動装置において、駆動手段を、少なくとも弾性支持手段７による弾性反力の影響のない駆動領域では、可動部２の変位に従って駆動感度が増加するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光学素子を含む可動部と、該可動部を固定部に対して変位可能に支持する弾性支持手段と、前記可動部を前記固定部に対して変位させる少なくともコイルおよびマグネットを有する駆動手段とを備える光学素子駆動装置において、
前記駆動手段を、少なくとも前記弾性支持手段による弾性反力の影響のない駆動領域では、前記可動部の変位に従って駆動感度が増加するように構成したことを特徴とする光学素子駆動装置。
【請求項２】
前記コイルは、磁性コイルからなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子駆動装置。
【請求項３】
前記コイルは、前記マグネットと対向する面が凸面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子駆動装置。
【請求項４】
前記マグネットは、前記コイルと対向する面が凸面形状であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の光学素子駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置や、光スキャナー、光通信用装置などに設けられる光学素子駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード、走査型顕微鏡等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置等の光学装置や、光スキャナー等の光学装置においては、例えば光束を集光させるためのレンズを平行移動可能に支持して、マグネットおよびコイルを有する駆動装置により駆動するようにした光学系駆動装置が広く用いられており、その一例として図１２乃至図１４に示すような光ピックアップが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は光ピックアップを示す全体斜視図、図１３は斜め上方から見た分解斜視図、図１４は斜め下方から見た分解斜視図である。図示のように、この光ピックアップでは、対物レンズ１０を保持部材２０で保持し、この保持部材２０と固定部材４０とを連結部材３０で連結している。
【０００４】
まず、保持部材２０について説明する。保持部材２０の両縁には、切欠部２０ａが形成されており、これら切欠部２０ａにフォーカスコイル２１およびトラッキングコイル２２が固定される。切欠部２０ａの内面には、凸部２０ｂが形成され、この凸部２０ｂによってフォーカスコイル２１が位置決めされるようになっている。保持部材２０の底面には、その外周に沿ってリン青銅板からなるバランサ２３が装着されている。このバランサ２３は、保持部材２０のＸ軸まわりのそりおよびねじれ剛性を高めて、共振周波数を高くするためのものである。なお、バランサ２３および保持部材２０には、凹部２３ａ、２０ｃが形成されているが、これらは光学ユニット（図示せず）からミラー２４への入射光束が妨げられることのないように設けたものである。また、保持部材２０の底面の陥凹部２０ｄは、ミラー２４と保持部材２０との接触を防ぎつつ、これらをできるだけ近接して配置するためのものである。
【０００５】
次に、連結部材３０について説明する。連結部材３０は、一端３０ａが保持部材２０の側面に突設した取付面２０ｅに固着され、他端３０ｂが固定部材４０の上面両端の取付面４０ａに固着されて、保持部材２０を変位自在に支持するものである。この連結部材３０は、ベリリウム銅板をエッチング加工したもので、両端にはＸ方向の幅の狭いくびれ部３０ｃが形成され、主にこの部分が撓むことで、保持部材２０をＸおよびＺ方向に並進変位させるようになっている。なお、連結部材３０は、Ｘ方向内側に向けて屈曲して取り付けられており、その間隔は一端３０ａ−３０ａ側より他端３０ｂ−３０ｂ側で大きくなっている。これにより、保持部材２０のＸ方向の寸法を小さく設定すると共に、Ｙ軸まわりのねじれ剛性の向上を図っている。
【０００６】
次に、固定部材４０について説明する。固定部材４０には、後述する取付面４０ａが設けられており、この取付面４０ａに連結部材３０が固定されてカバー４１で覆われるようになっている。固定部材４０は、底面のボス４０ｅを介してベース４２に固定される。ベース４２は、一枚の鉄板をプレス成型したもので、ここには外ヨーク４２ａ、内ヨーク４２ｂが一体的に形成されていると共に、外ヨーク４２ａの内側面に磁石４３が接着されて磁気回路が形成されている。なお、符号４４は発光ダイオード（ＬＥＤ）、符号４５は光検出器（ＰＤ）で、保持部材２０の遮光部材２０ｆの位置を検出し、これにより対物レンズ１０の位置および移動速度を検知するためのものである。また、符号４６は、信号伝達用の可撓性基板（ＦＰＣ）で、ＬＥＤ４４、ＰＤ４５の信号の他、フォーカスコイル２１、トラッキングコイル２２へ制御電流を供給するためのものである。
【特許文献１】特開平７−６３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示の光ピックアップにあっては、組み付けの際に発生する重心ずれや、支持機構の位置ずれ等により、対物レンズ１０を含む可動部をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動した際に、不要なモーメントが発生して、所望の並進駆動以外の回動変位が生じ、駆動特性が劣化することが懸念される。
【０００８】
また、光ピックアップの使用状態では、フォーカスコイル２１およびトラッキングコイル２２に給電されて、可動部は所望の位置に保持されるが、輸送時など非動作状態においては、フォーカスコイル２１およびトラッキングコイル２２に給電できないため、可動部が重力や外乱振動によって位置変位して支持機構の耐久性能が劣化することになる。このため、支持機構の耐久性能を向上させる設計が必要となり、コストアップを招くおそれがある。また、可動部をフォーカス方向およびトラッキング方向にシフト（オフセット）させて駆動する場合には、連結部材３０の反力により駆動感度が低下するため、コイルに比較的大きな電流を流す必要があり、消費電力の増大を招くことが懸念される。
【０００９】
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、低消費電力、低コストで、光学素子を含む可動部を高感度かつ安定な姿勢で駆動できる光学素子駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する請求項１に係る発明は、少なくとも光学素子を含む可動部と、該可動部を固定部に対して変位可能に支持する弾性支持手段と、前記可動部を前記固定部に対して変位させる少なくともコイルおよびマグネットを有する駆動手段とを備える光学素子駆動装置において、
前記駆動手段を、少なくとも前記弾性支持手段による弾性反力の影響のない駆動領域では、前記可動部の変位に従って駆動感度が増加するように構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子駆動装置において、前記コイルは、磁性コイルからなることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の光学素子駆動装置において、前記コイルは、前記マグネットと対向する面が凸面形状であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３に記載の光学素子駆動装置において、前記マグネットは、前記コイルと対向する面が凸面形状であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、駆動手段を、少なくとも弾性支持手段による弾性反力の影響のない駆動領域では、可動部の変位に従って駆動感度が増加するように構成したので、低消費電力、低コストで、可動部を高感度かつ安定な姿勢で駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による光学素子駆動装置の実施の形態について、光ピックアップを例にとって説明する。
【００１６】
（第１実施の形態）
図１乃至図３は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１は光ピックアップの斜視図、図２は分解斜視図、図３は磁性コイルを使用した駆動装置と非磁性コイルを使用した駆動装置との可動部シフト時の駆動感度変化率の比較例を示す図である。
【００１７】
図１および図２において、対物レンズ１は、非導電性の液晶ポリマーで成型されたレンズホルダ２に接着固定されており、レンズホルダ２の側面外周には、フォーカスコイル３が巻き線されて接着固定されている。また、フォーカスコイル３の対向する２側面３ａ、３ｂには、トラッキングコイル４，５が片側２個ずつ連結されて接着固定されている。これら対物レンズ１、レンズホルダ２、フォーカスコイル３、およびトラッキングコイル４，５により、可動部が構成されている。
【００１８】
レンズホルダ１の下側には、非導電性の液晶ポリマーで成型され、光透過用の貫通穴６ｃを設けた固定部であるマグネットホルダ６が配置されており、このマグネットホルダ６に弾性支持手段である４本の支持バネ７を介して可動部が支持されている。
【００１９】
具体的には、レンズホルダ６の上下面で、Ｙ方向、Ｚ方向に関してレンズホルダ２の中心から対称な位置に、レンズホルダ６の上下面からＹ方向外側に突出してコの字形状をした突出部２ａ、２ｂが、Ｚ方向に対向して設けてある。これら突出部２ａ、２ｂの先端部は、切り欠きによって２つの端部２ｃ、２ｄに別れており、そのＸ＋方向寄りの端部２ｃをバネ受け部として、このバネ受け部に支持バネ７が載置されて接着剤にて固定される。
【００２０】
また、マグネットホルダ６にも、同様に４箇所にバネ受け部６ａが設けられており、これらバネ受け部６ａに支持バネ７が接着剤により固定される。なお、支持バネ７には、その先端部に突出部７ａが、後端部には突出部７ｂが設けられており、レンズホルダ２およびマグネットホルダ６に載置する際に容易に位置決めできる形状となっている。また、レンズホルダ２の突出部２ａ、２ｂに設けた２つの端部２ｃ、２ｄのうち、Ｘ−方向寄りの端部２ｄは、支持バネ７とは当接しておらず、この端部２ｄには紫外線硬化型のシリコーンゲルが支持バネ７を包含するように塗布されて、ダンピング機能を果たすようになっている。
【００２１】
なお、支持バネ７の接着やダンピング剤塗布の際には、具体的には、レンズホルダ２およびマグネットホルダ６を治具に保持し、４本の支持バネ７のうちバネ受け部２ａ側に固定される２本は上側から、バネ受け部２ｂ側に固定される２本は下側から、治具を反転させて支持バネ７を載置して、接着剤およびダンピング剤を塗布して硬化される。
【００２２】
マグネットホルダ６には、可動部のトラッキングコイル４，５の外側に近接した位置において、Ｘ方向に着磁されたマグネット８とヨーク９とが接着固定されている。フォーカスコイル３の２本の端末（図示しない）は、４本の支持バネ７のうち、２本の支持バネ７の可動部側先端部７ｃ、７ｄに絡げて半田付けされる。
【００２３】
また、トラッキングコイル４，５の４本の端末（図示しない）は、トラッキングコイル４の片側の端末１本と、トラッキングコイル５の片側の端末どうしが絡げて連結されて半田付けされ、この連結部はレンズホルダ２の表面に接着剤で固定される。トラッキングコイル４の連結されていない端末は、レンズホルダ２の表面に沿って、残りの２本の支持バネ７のうちの１本の支持バネ７の先端部７ｅに誘導されて、該先端部７ｅに絡げて半田付けされ、トラッキングコイル５の連結されていない端末は、残りの１本の支持バネ７の先端部７ｆに絡げて半田付けされている。
【００２４】
マグネットホルダ６の後端面６ｂには、図示しないフレキシブルケーブルが粘着剤にて貼付されて、このフレキシブルケーブルに設けられた端子と、マグネットホルダ６側のバネ後端部７ｂとが半田付けされ、このフレキシブルケーブルに電圧を印加することにより、支持バネ７を介してフォーカスコイル３およびトラッキングコイル４，５に通電され、そのコイル電流とマグネット８からの磁力との電磁作用によって可動部をＹ方向（トラッキング方向）およびＺ方向（フォーカス方向）に独立して並進駆動させる駆動手段が構成されている。
【００２５】
なお、この光ピックアップは、コリメートされたレーザー光を、マグネットホルダ６の下面から貫通穴６ｃを通過させて、レンズホルダ２に保持された対物レンズ１に入射させることにより、対物レンズ１の上方に配置される光ディスクの記録面上に集光してスポットを形成するようになっている。
【００２６】
本実施の形態では、フォーカスコイル３、トラッキングコイル４，５を、磁性を有する線材を使用して形成する。この磁性を有する線材としては、例えば、東京特殊電線株式会社製のＮＣＣＡＷ線材で線径がφ０．０８の銅クラッドアルミ線や、同じく東京特殊電線株式会社製のＮＥＲＯＳなどの銅線を使用することができる。
【００２７】
このように、フォーカスコイル３、トラッキングコイル４，５を磁性線材で形成すると、フォーカスコイル３、トラッキングコイル４，５には、マグネット８からの磁気吸引力が作用することになる。この磁気吸引力は、マグネット８とのギャップ（隙間）で大きさが決まり、マグネット８から離れるほど弱くなる。したがって、レンズホルダ２がシフトしてマグネット８との距離が長くなると、磁気吸引力が弱くなるため、駆動力は全体として増加方向に変化することになる。これにより、可動部を、オフセットして駆動する際の駆動感度を向上することができ、可動部の位置シフトによる消費電力を抑えることができる。
【００２８】
図３は、磁性コイルを使用した駆動装置と非磁性コイルを使用した駆動装置との可動部シフト時の駆動感度変化率の比較例を示すもので、横軸は可動部中立位置からの変位量を示しており、縦軸はＤＣ感度および加速度感度の変化率を示している。
【００２９】
図３から明らかなように、高周波で駆動させる加速度領域、すなわち支持バネ７の反力の影響のない駆動領域では、非磁性コイルの場合、加速度感度に変化はないが、磁性コイルの場合には磁気吸引力が低下するので、総合的に駆動力が増加して、加速度感度が増加することになる。また、このように、磁性コイルを用いて加速度領域で駆動感度を増加させるようにすれば、バネ応力作用域であるＤＣ駆動域では、可動部がシフトして支持バネ７の反力が増しても、磁気吸引力が低下するので、総合的な駆動力の低下が低くなり、駆動感度低下率は小さくなる。これに対し、非磁性コイルの場合には、ＤＣ駆動域では可動部がシフトすると支持バネ７の反力が増して、駆動感度が低下することになる。
【００３０】
したがって、磁性コイルを用いれば、消費電力を抑えられるという効果が得られる。また、フォーカスコイル３およびトラッキングコイル４，５に電流を供給しない非動作状態で外乱振動を受けても、可動部は磁性コイルからなるフォーカスコイル３およびトラッキングコイル４，５を介して固定部側のマグネット８に磁気的に吸引されるので、不要な変位を抑止することが可能となり、これにより装置の輸送時などに支持バネ７へのストレスを緩和できるので、耐久性が向上する効果が得られる。
【００３１】
また、本実施の形態では、磁性コイルを使用するので、以下に説明するような副次的な効果も得られる。すなわち、コイル線材は、電気的導通を確保するために端末の絶縁被覆を除去する処理が必要であり、通常、その処理は、溶融半田槽に端末を含浸することにより、ポリウレタン等で形成されている絶縁被覆を溶かして除去するようにしている。ここで、一般的に用いられている銅線の場合には、溶融半田に接した銅が短時間に溶出して、線が細るという現象（半田細りと呼ばれる）が発生する。このように、半田細りが生じると、端末の強度が極端に低下して、組み付け時あるいは動作時に断線し易くなったり、組み付け時に注意を要するために作業工数が増大したりすることが懸念される。
【００３２】
これに対し、磁性を有する線材は、芯線である銅層とポリウレタンの絶縁被覆との間に鉄あるいはニッケル系金属などの磁性材料層があり、この磁性材料層は銅に比べて溶融半田槽の中でも溶出し難く、芯線の半田溶食を防止する効果がある。したがって、予備半田処理後の端末強度を保つことが可能となり、組み付け時あるいは動作時の断線を抑止できると共に、組み付け時の作業工数も削減できる効果が得られる。
【００３３】
（第２実施の形態）
図４乃至図８は本発明の第２実施の形態を示すもので、図４は光ピックアップの斜視図、図５は図４のＭ−Ｍ線断面図、図６はレンズホルダの斜視図、図７は図６のＮ−Ｎ線断面図、図８は動作説明図である。
【００３４】
本実施の形態は、第１実施の形態に示した光ピックアップにおいて、レンズホルダ２、フォーカスコイル３、トラッキングコイル４，５の形状を変更したものである。すなわち、レンズホルダ２は、フォーカスコイル３が巻き線される部分が、コイル幅方向中央部で外方に突出した曲面２ｅとなっている。したがって、この部分にフォーカスコイル３を巻き付けると、フォーカスコイル３の外周面も同じ曲率半径で外方に突出した曲面３ｃとなる。さらに、トラッキングコイル４，５もフォーカスコイル３の曲面３ｃに密着するような曲面４ａ，５ａを有して形成されている。
【００３５】
このような形状とすることにより、それぞれ磁性コイルからなるフォーカスコイル３およびトラッキングコイル４，５に作用する磁気吸引力は、図８に示すように、マグネット８とフォーカスコイル３およびトラッキングコイル４，５との距離が最も近くなる曲面３ｃ，４ａ，５ａのそれぞれの中央位置で最大となり、その中央位置からフォーカス方向に離れるのに従って弱くなる。
【００３６】
本実施の形態のように、マグネット８を対物レンズ１の中心軸１ａに関して対称な位置に配置し、かつフォーカスコイル３、トラッキングコイル４，５のコイル形状を上記のようにすることで、各コイルへの磁気吸引力は、図８に示すように、フォーカスコイル３の中心（対物レンズ１の中心軸１ａ上になるようにフォーカスコイル３が配置されている）に対して対称に作用して釣り合い、かつマグネット８と各コイルとの距離が最も近い点を結んで形成される平面（コイル幅方向の中心）αが、マグネット８に対して垂直な状態で保持されるように力が作用する。したがって、この作用を応用し、可動部において、各コイルとマグネット８との近接点位置および距離（すなわち吸引力の大きさ）を設定することにより、レンズホルダ２を磁力均衡位置にて所望の姿勢で保持することが可能となる。しかも、各コイルに通電した場合でも、姿勢保持力は作用しているので、不要なモーメント等が発生しにくく、安定した駆動特性が得られるという効果がある。さらに第１実施の形態で述べたシフト駆動特性を変更できる効果も同時に得られる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、レンズホルダ２のフォーカスコイル３が巻き線される部分を平坦とし、図９に断面図で示すように、フォーカスコイル３の巻き層毎の巻き数を変更して、コイル内周面は平面として、外周面は中央部が突出した曲面とすることも可能である。このような形状とすれば、レンズホルダ２に巻き線しなくても、コイル単体で巻き線した後に、レンズホルダ２に組み付けることもできる。また、フォーカスコイル３は、図１０に断面図で示すように、外周面を曲面ではなく段差のある突出形状とすることもできる。この場合でも、シフト駆動特性を変更できる効果が得られる。
【００３８】
また、本実施の形態では、フォーカス方向における磁気吸引力の差を示して説明したが、トラッキング方向においても同様に磁気吸引力の差を設けることにより、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（第３実施の形態）
図１１は、本発明の第３実施の形態に係る光ピックアップの要部の構成を示す図である。
【００４０】
本実施の形態は、第２実施の形態において、マグネット８のコイル側の面を平坦ではなく、コイル側に突出した凸形状としたものである。なお、マグネット８の着磁は図のＡ方向に一様に着磁されているものとする。
【００４１】
このような形状にすれば、それぞれ磁性コイルからなるフォーカスコイル３およびトラッキングコイル４，５に作用する磁気吸引力の分布を、第２実施の形態よりも強調することができるので、第２実施の形態におけるよりも大きな位置、姿勢保持効果およびシフト駆動特性の変更効果を得ることができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、フォーカスコイル３およびトラッキングコイル４，５を磁性コイルとしたが、例えばトラッキングコイル４，５を非磁性コイルとし、フォーカスコイル３のみを磁性コイルとしたり、コイル線材内部の磁性材料の含有率を変えたり、あるいは磁性コイルを用いることなく、マグネット８とコイル３，４，５とのギャップを変化させたり、マグネット８の材料あるいは着磁方法によって磁束密度を変化させたりして、フォーカス方向およびトラッキング方向の駆動感度のシフト特性をあらゆる傾向に変化させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る光ピックアップの斜視図である。
【図２】同じく、分解斜視図である。
【図３】磁性コイルを使用した駆動装置と非磁性コイルを使用した駆動装置との可動部シフト時の駆動感度変化率の比較例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る光ピックアップの斜視図である。
【図５】図４のＭ−Ｍ線断面図である。
【図６】図４のレンズホルダの斜視図である。
【図７】図６のＮ−Ｎ線断面図である。
【図８】第２実施の形態の動作説明図である。
【図９】第２実施の形態で用いるフォーカスコイルの変形例を示す断面図である。
【図１０】同じく、フォーカスコイルの他の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施の形態に係る光ピックアップの要部の構成を示す図である。
【図１２】従来の光ピックアップを示す全体斜視図である。
【図１３】図１２の光ピックアップを斜め上方から見た分解斜視図である。
【図１４】同じく、斜め下方から見た分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  対物レンズ
２  レンズホルダ
３  フォーカスコイル
４，５  トラッキングコイル
６  マグネットホルダ
７  支持バネ
８  マグネット
９  ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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